Atuadores elétricos e pneumáticospara válvulas de dutos: Parece que os dois tipos de atuadores são bastante diferentes, e a escolha precisa ser feita de acordo com a fonte de energia disponível no local de instalação.Mas na verdade esta visão é tendenciosa.Além das diferenças principais e óbvias, eles também apresentam uma série de características únicas menos óbvias.

Atuadores elétricos e pneumáticos são os dois mecanismos de acionamento mais comumente usados ​​em sistemas de automação.Normalmente, a decisão de seleção do atuador é feita na fase de projeto básico, e será utilizado até o final do ciclo de vida após a instalação.

Ao escolher o tipo de energia do atuador, as pessoas muitas vezes não consideram os parâmetros do meio do processo na tubulação, mas apenas prestam atenção aos materiais de referência internos do projetista, à situação da fonte de alimentação ou se o local pode fornecer um grande quantidade de gás pré-fabricado.

No entanto, durante a operação, muitas vezes verifica-se que algumas válvulas precisam ser equipadas com atuadores, ou os parâmetros do meio de processo em algumas válvulas serão alterados.Surge então a questão: Devo manter o atuador original ou substituí-lo por outro atuador para melhorar o desempenho?

Vida útil mais longa

Este artigo irá apresentar e comparar as principais características de desempenho de atuadores elétricos e pneumáticos.

Em circunstâncias normais, os fabricantes garantirão 10.000 ciclos de operação para atuadores elétricos e 100.000 ciclos de operação para atuadores pneumáticos.Obviamente, em termos de número de ciclos de operação, o atuador pneumático tem uma vida útil mais longa devido à sua estrutura mais simples.Além disso, a superfície de contato de fricção do atuador pneumático é feita de elastômero ou polímero, e os anéis de vedação desgastados e os elementos guia de plástico são fáceis de substituir.

Como atuador elétrico, geralmente há uma caixa de redução do motor ao eixo de saída.Existem muitas engrenagens que engrenam entre si, que se desgastam durante a operação.Vale ressaltar também que não há necessidade de troca da graxa lubrificante durante todo o ciclo de vida do atuador pneumático.

Torque

Um dos parâmetros de desempenho mais importantes dos atuadores de válvula de tubulação é o torque.O torque de um atuador elétrico depende do projeto (componente constante) e da tensão aplicada ao estator.O torque de um atuador pneumático depende do projeto (componente constante) e da pressão do suprimento de ar fornecido ao atuador pneumático.

Geralmente, o torque do atuador precisa ser maior que o torque máximo da válvula ou maior que o torque necessário para mover o elemento de fechamento.Na utilização real, o torque real da válvula pode ser maior que o torque máximo indicado pela marca registrada do fabricante e também maior que o torque máximo do atuador.Esta é sem dúvida uma emergência.

Se você continuar a operar o atuador, poderá causar danos ao atuador e à válvula.Se o torque da válvula aumentar, o motor aumentará gradualmente o torque até atingir o valor de pull-out (o valor de pull-out).Isso significa que a estrutura mecânica é forçada a produzir e suportar torque excessivo além da faixa projetada.

Proteção contra excesso de torque

Para evitar danos ao equipamento nas condições acima mencionadas, o atuador elétrico pode ser equipado com alguns dispositivos especiais.O mais comum é o interruptor de torque, que pode ser mecânico (o princípio de funcionamento comum é que a engrenagem helicoidal se move axialmente linearmente no estado de excesso de torque);também pode ser eletrônico (o princípio comum é medir a corrente do estator ou o efeito Hall).Quando o torque excede o valor máximo projetado, a chave de torque pode cortar a tensão do estator e parar o motor do atuador.Não há necessidade de proteção contra torque excessivo em atuadores pneumáticos.Se o torque aplicado à válvula exceder o limite especificado, as propriedades físicas do ar comprimido farão com que o atuador pneumático pare de funcionar.Ao contrário dos atuadores elétricos, o torque de saída dos atuadores pneumáticos não excederá o limite de projeto.Pode-se considerar que se a válvula da tubulação for equipada com atuador pneumático, o risco de falha do equipamento devido ao torque ultrapassar o valor especificado é eliminado.

Design à prova de explosão

Se houver produtos perigosos no ambiente de uso, o equipamento elétrico poderá causar uma explosão.Quanto aos níveis de proteção e métodos de proteção no ambiente perigoso, eles não estão incluídos neste artigo devido a limitações de espaço.

Contudo, ainda é necessário ressaltar que equipamentos à prova de explosão devem ser utilizados em ambientes com materiais perigosos.

Em comparação com os atuadores elétricos padrão industriais convencionais, os atuadores elétricos à prova de explosão para válvulas de tubulações são mais caros e de design mais complicado.Mesmo que o atuador pneumático seja utilizado em um ambiente perigoso, não há risco potencial de explosão.Para atuadores pneumáticos, o projeto especial para ambientes perigosos também é limitado a posicionadores, válvulas solenóides e chaves fim de curso (Figura 1-3).Da mesma forma, se um atuador pneumático com acessório à prova de explosão for usado para operar uma válvula de tubulação, o custo será significativamente menor do que o de um atuador elétrico à prova de explosão com a mesma função.

Posicionamento

Os atuadores pneumáticos apresentam uma das deficiências mais significativas.Quando o atuador atinge o meio do curso, o posicionamento fica mais complicado, o que significa que o posicionamento do carretel da válvula de controle é mais difícil.

Devido às características físicas do ar, a precisão de posicionamento dos atuadores pneumáticos é várias vezes menor que a dos atuadores elétricos.Se o atuador elétrico adotar um motor de passo, sua precisão de posicionamento será várias ordens de grandeza maior do que a de um atuador pneumático equipado com um posicionador.Este último só pode ser usado para sistemas que não requerem alta precisão de posicionamento ou precisão de controle.Os atuadores pneumáticos utilizados em válvulas de dutos possuem características próprias no projeto estrutural: todos os componentes do sistema de controle são instalados na superfície externa do atuador, ou fora da estrutura principal.Se você precisar mudar o modo de operação de desligado para controle, será necessário substituir a válvula solenóide por um posicionador.Como esses dois componentes são instalados na parte externa do atuador pneumático e o design da superfície de contato é o mesmo, é mais conveniente remover o distribuidor e instalar o posicionador.Em outras palavras, o mesmo atuador pneumático pode ser utilizado tanto para desligamento quanto para controle, substituindo os acessórios correspondentes (Figura 1-2).